CN104109830A - 一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法 - Google Patents
一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104109830A CN104109830A CN201410350872.0A CN201410350872A CN104109830A CN 104109830 A CN104109830 A CN 104109830A CN 201410350872 A CN201410350872 A CN 201410350872A CN 104109830 A CN104109830 A CN 104109830A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hafnium
- stainless steel
- austenitic stainless
- preparation
- source electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本发明公开了一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法，是将奥氏体不锈钢试样和欲渗元素铪的源极分别放置在真空室内设置的两个阴极上，采用公共阳极并接地；利用辉光放电溅射、空心阴极效应、尖端放电技术，将铪以原子、离子和原子团的形式溅射出来，这些铪粒子团吸附于奥氏体不锈钢试样表面在高温下扩散进入内部，随工艺时间延长，形成含铪合金层。本发明是采用等离子合金化方法，将铪渗入奥氏体不锈钢表面，形成含有铬、镍、钛和铪的高合金层。该合金层成分易于控制并呈梯度分布，合金层与奥氏体钢基体为固态冶金结合，结合强度高，不会剥落，是一种节约合金元素、成本低、无环境污染的新型高温材料制备方法，最高使用温度可达900℃以上。
Description
技术领域
本发明涉及表面工程技术，具体是一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法。
背景技术
稀有金属铪及其化合物自从被发现具有高熔点、优异的抗氧化性、高温耐蚀性、良好的导电导热性、优良的核性能以及较高的综合经济性价比以来，便成为了新材料的研究热点之一，其在高温、电子以及光学领域应用也日益增多。奥氏体不锈钢综合性能优良，经常被用作高温合金在热处理设备中得到广泛的应用。然而因其承受的最高使用温度只有800 ℃，高温氧化问题成为制约其应用于高温环境的重要因素。
当前制备金属铪及其化合物的方法主要有:化学气相沉积,物理气相沉积,金属膜直接氧化,电子束蒸发等，一般是形成沉积在金属基体表面的沉积层，存在着致密性差、结合力弱等缺点。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足，而提供一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法，该方法是利用等离子表面合金化技术，在奥氏体不锈钢表面渗铪，形成表面厚度为30μm以上且含有60%以上的高铪合金层，使奥氏体不锈钢表面具有热稳定性强、致密性好、抗高温氧化的性能，其抗高温氧化使用温度达到900℃以上。
实现本发明目的的技术方案是：
一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢是制备方法，是将奥氏体不锈钢试样和欲渗元素铪的源极分别放置在真空室内设置的两个阴极上，采用公共阳极并接地；利用辉光放电溅射、空心阴极效应、尖端放电技术，将铪以原子、离子和原子团的形式溅射出来，这些铪粒子团吸附于奥氏体不锈钢试样表面在高温下扩散进入内部，随工艺时间延长，形成含铪合金层。具体包括如下步骤：
（1）将奥氏体不锈钢试样经不同型号的水砂纸打磨，并用抛光机抛光；
（2）用超声波清洗干净并烘干；
（3）将试样和源极置入真空室内设置的两个阴极上，设备接地并作为公共阳极；
（4）抽真空小于5Pa，充入少量氩气，调节源极和工件电压、试样和源极起辉，进行10min以上的表面清理；
（5）之后逐步提高电压，电流，升高试样和源极温度，到温后保温一段时间，保温结束缓慢冷却到室温。
步骤（3）所述源极采用纯度为99.99%的铪板（也可以是针状、棒状、条状）。
本发明的工艺参数为：极间距20mm～80 mm，氩气工作气压20 Pa～100 Pa，保温温度 800℃～1200 ℃，保温时间2h～10h。保温时间结束，将试样随炉缓冷至室温。可获得20μm～100μm表面含铪超过60%的高铪合金化层。
本发明是采用等离子合金化方法，将铪渗入奥氏体不锈钢表面，形成含有铬、镍、钛和铪的高合金层。该合金层成分易于控制并呈梯度分布，合金层与奥氏体钢基体为固态冶金结合，结合强度高，不会剥落，是一种节约合金元素、成本低、无环境污染的新型高温材料制备方法，最高使用温度可达900 ℃以上。
具体实施方式
以下通过具体的实施例来进一步说明本发明：
源极为长方形铪板，其尺寸为：100 mm×50 mm×5 mm（长×宽×厚），纯度为99.99 %，试验前需将源极打磨清理干净。试样基材为0Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢，尺寸为35mm×10 mm×4 mm（长×宽×厚）。
首先，将试样经不同型号的水砂纸打磨，并用抛光机抛光，再用超声波清洗干净并烘干。然后，采用DGLT-15型多功能离子化学热处理炉进行等离子渗铪处理。渗铪的工作温度通过WDL-31型光电温度计进行测试；调节源极电压、阴极电压与气压，实施升温、保温的渗入工艺。
渗铪的工艺参数为：极间距25 mm，氩气工作气压35 Pa，保温温度 1100℃，保温时间5 h。保温时间到后，将试样随炉缓冷至室温。可以获得表面含铪60%的30μm的致密扩散层+沉积层。
Claims (4)
1.一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢的制备方法，其特征是：包括如下步骤：
（1）将奥氏体不锈钢试样经不同型号的水砂纸打磨，并用抛光机抛光；
（2）用超声波清洗干净并烘干；
（3）将试样和源极置入真空室内设置的两个阴极上，设备接地并作为公共阳极；
（4）抽真空小于5Pa，充入少量氩气，调节源极和工件电压、试样和源极起辉，进行10min以上的表面清理；
（5）之后逐步提高电压，电流，升高试样和源极温度，到温后保温一段时间，保温结束缓慢冷却到室温。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：步骤（3）所述源极采用纯度为99.99%的铪板（也可以是针状、棒状、条状）。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：本发明的工艺参数为：极间距20mm～80 mm，氩气工作气压20 Pa～100 Pa，保温温度 800℃～1200 ℃，保温时间2h～10h；
保温时间结束，将试样随炉缓冷至室温；
可获得20μm～100μm表面含铪超过60%的高铪合金化层。
4.用权利要求1-3之一所述的制备方法制备的表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410350872.0A CN104109830B (zh) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | 一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410350872.0A CN104109830B (zh) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | 一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104109830A true CN104109830A (zh) | 2014-10-22 |
| CN104109830B CN104109830B (zh) | 2017-01-18 |
Family
ID=51706814
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410350872.0A Active CN104109830B (zh) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | 一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104109830B (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105066098A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 上海锅炉厂有限公司 | 超620℃蒸汽参数超超临界机组锅炉的集箱 |
| CN105066099A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 上海锅炉厂有限公司 | 一种超620℃蒸汽参数超超临界机组锅炉的集箱 |
| CN107916393A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-17 | 桂林电子科技大学 | 一种抗菌奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1034229A (zh) * | 1987-06-20 | 1989-07-26 | 太原工业大学 | 锯切工具离子渗金属技术 |
| CA2103770C (en) * | 1992-08-14 | 1997-12-16 | Simon K. Nieh | Plasma-enhanced magnetron-sputtered deposition of materials |
| CN1281058A (zh) * | 1999-10-11 | 2001-01-24 | 中国科学院力学研究所 | 金属低温渗入的装置和方法 |
| CN1412343A (zh) * | 2002-03-18 | 2003-04-23 | 太原理工大学 | 双阴极—高频辉光离子渗镀设备及工艺 |
| CN1796593A (zh) * | 2004-12-23 | 2006-07-05 | 中国科学院半导体研究所 | 一种制备金属铪薄膜材料的方法 |
| EP2239351B1 (en) * | 2009-04-09 | 2013-03-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Introduction of at least one of the elements of hafnium, lanthanum and yttrium into a superalloy component |
| CN103060754A (zh) * | 2013-01-03 | 2013-04-24 | 太原理工大学 | 一种抗高温氧化的钛合金梯度材料的制备方法 |
| CN103225058A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-07-31 | 桂林电子科技大学 | 一种抗高温氧化奥氏体不锈钢及其制备方法 |
-
2014
- 2014-07-22 CN CN201410350872.0A patent/CN104109830B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1034229A (zh) * | 1987-06-20 | 1989-07-26 | 太原工业大学 | 锯切工具离子渗金属技术 |
| CA2103770C (en) * | 1992-08-14 | 1997-12-16 | Simon K. Nieh | Plasma-enhanced magnetron-sputtered deposition of materials |
| CN1281058A (zh) * | 1999-10-11 | 2001-01-24 | 中国科学院力学研究所 | 金属低温渗入的装置和方法 |
| CN1412343A (zh) * | 2002-03-18 | 2003-04-23 | 太原理工大学 | 双阴极—高频辉光离子渗镀设备及工艺 |
| CN1796593A (zh) * | 2004-12-23 | 2006-07-05 | 中国科学院半导体研究所 | 一种制备金属铪薄膜材料的方法 |
| EP2239351B1 (en) * | 2009-04-09 | 2013-03-13 | Siemens Aktiengesellschaft | Introduction of at least one of the elements of hafnium, lanthanum and yttrium into a superalloy component |
| CN103225058A (zh) * | 2012-12-20 | 2013-07-31 | 桂林电子科技大学 | 一种抗高温氧化奥氏体不锈钢及其制备方法 |
| CN103060754A (zh) * | 2013-01-03 | 2013-04-24 | 太原理工大学 | 一种抗高温氧化的钛合金梯度材料的制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105066098A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 上海锅炉厂有限公司 | 超620℃蒸汽参数超超临界机组锅炉的集箱 |
| CN105066099A (zh) * | 2015-08-05 | 2015-11-18 | 上海锅炉厂有限公司 | 一种超620℃蒸汽参数超超临界机组锅炉的集箱 |
| CN107916393A (zh) * | 2017-12-25 | 2018-04-17 | 桂林电子科技大学 | 一种抗菌奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104109830B (zh) | 2017-01-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103590008B (zh) | 一种在TiAl合金和MCrAlY涂层间制备Al2O3扩散障的方法 | |
| CN109898064A (zh) | 一种DLC/Me-C复合薄膜及其制备方法 | |
| CN103243305A (zh) | 一种二次电子发射薄膜的制备方法 | |
| CN104109830A (zh) | 一种表面渗铪耐高温奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
| CN104109842A (zh) | 一种表面渗铪+渗碳的耐高温不锈钢及其制备方法 | |
| CA2916769A1 (en) | Tib2 layers and manufacture thereof | |
| RU2561624C2 (ru) | Мишень из диборида титана | |
| CN109082647B (zh) | 铝合金表面dlc防护薄膜制备方法 | |
| CN108468030B (zh) | 一种铜触点表面镀银的磁控溅射方法 | |
| CN102969110A (zh) | 一种提高钕铁硼磁力矫顽力的装置及方法 | |
| CN101158041A (zh) | 金属表面形成ZrO2陶瓷复合材料的方法 | |
| CN103628060B (zh) | 一种表面渗钼+沉积氮化钛的新型电极材料及其制备方法 | |
| CN103243306B (zh) | 一种钛合金表面Cu掺杂TiN合金层的制备方法 | |
| CN104087902B (zh) | 金属材料表面的绝缘涂层及其制备方法 | |
| CN105624617B (zh) | 电弧离子镀制备致密MCrAlRe型涂层的方法 | |
| CN103225058B (zh) | 一种抗高温氧化奥氏体不锈钢及其制备方法 | |
| CN110783594B (zh) | 一种金属双极板及其制备方法以及燃料电池 | |
| TW201305386A (zh) | 殼體及其製作方法 | |
| CN108247191A (zh) | 一种热等静压防止焊接部件与包套粘连的方法 | |
| CN103088285A (zh) | 一种镍铜合金渗镀层的制备方法 | |
| CN102127737A (zh) | 一种制备碳材料表面抗氧化Nb涂层的方法 | |
| CN101798696B (zh) | 一种碳化钛基多元陶瓷涂层的制备方法 | |
| CN113981383B (zh) | 一种在AlN陶瓷基体表面多弧离子镀钛膜的方法 | |
| CN109536905B (zh) | 一种铜表面用TiC-Si固溶体导电涂层的制备方法 | |
| KR20110117528A (ko) | 알루미늄 박막 코팅 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |